Характеристика спутниковых сетей связи

     Основные  данные о работе

  

     Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Система спутниковой связи…………………………………………………..4

1.1 История  спутниковой связи………………………………………………….4

1.2 Организация  спутникового ствола…………………………………………..5

1.3 Космический  сегмент…………………………………………………………6

1.4 Сигнальная  часть……………………………………………………………...8

1.5 Наземный  сегмент…………………………………………………………...11

1.6 Система  Aloha………………………………………………………………..13

1.7 Преимущества  и ограничения ССС………………………………………...14

2. Виды спутниковых систем и их орбиты……………………………………17

2.1 Система  ODYSSEY ………………………………………………………….17

2.1.1 Космический  сегмент и зоны обслуживания…………………………….18

2.1.2 Наземный  сегмент и организация связи………………………………….21

2.1.3 Услуги  системы Odyssey…………………………………………………..23

2.2 Международная  система ICO……………………………………………….24

2.2.1 Частотное  обеспечение …………………………………………………...24

2.2.2 Космический  сегмент……………………………………………………...25

2.2.3 Наземный  сегмент и организация связи………………………………….27

2.2.4 Терминалы  пользователя………………………………………………….29

2.2.5 Услуги  системы ICO………………………………………………………29

2.2.6 Российский  сегмент сети ICO ……………………………………………30

2.3 Сравнение  систем Odyssey и ICO…………………………………………..31

Заключение………………………………………………………………………33

Глоссарий………………………………………………………………………...34

Список  используемых источников ……………………………………………35

Приложение  А………………………………………………………………….. 36

     Введение

     Современные организации  характеризуются большим объемом  различной информации, в основном электронной и телекоммуникационной, которая проходит через них каждый день. Поэтому важно иметь высококачественный выход на коммутационные узлы, которые обеспечивают выход на все важные коммуникационные линии. В России, где расстояния между населенными пунктами огромное, а качество наземных линий оставляет желать лучшего, оптимальным решением этого вопроса является применение сетей спутниковой связи (ССС).

     Системы спутниковой связи широко используются во многих регионах мира и стали  неотъемлемой частью инфраструктуры телекоммуникаций большинства стран. Не только промышленно  развитые страны с разнообразными современными сетями телекоммуникаций, но все чаще и развивающиеся страны успешно внедряют ССС. Новые спутниковые приложения обеспечивают быстрое создание новых широковещательных служб и частных сетей.

     Хотя  коммерческое использование геосинхронных  спутников связи началось почти 25 лет назад, их широкое применение в сетях связи стало возможным лишь в начале 1980-х годов. Телевидение, телефония, широкополосная передача продолжают доминировать в списке услуг ССС. Современные системы спутниковой связи предоставляют беспрецедентные возможности для развития частных сетей, организации служб связи типа «точка-точка» и «точка-множество точек».

    Методы  исследования: при написании курсовой работы мною был произведен комплексный  анализ. Основными в работе явились  следующие методы  анализа: метод описания, историко-функциональный, сравнительно-сопоставительный.

    Структура  работы: курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников, глоссария  и одного приложения.

     Основная  часть

1 Система спутниковой связи 

1.1 История спутниковой связи 

     1929 Герман Поточник опубликовал книгу под названием «Проблема путешествия в космосе». В ней была впервые описана концепция геостационарной орбиты, которую Поточник называл «стационарным кружением».

     1945 Артур Кларк направил письмо в журнал британских радиолюбителей Wireless World, где описывал «возможность более отдаленного будущего – может быть, через полстолетия. «Искусственный спутник» на соответствующем удалении от Земли... будет оставаться в стационарном положении над той же самой точкой земли и находиться в пределах видимости с практически половины поверхности Земли. Три повторительные станции, через 120° на соответствующей орбите, будут способны охватить телевизионным вещанием и микроволновой связью практически всю поверхность Земли».

     1963 НАСА претворяет в жизнь концепцию Кларка и выводит на геосинхронную, но не геостационарную орбиту первые два спутника Syncom. Период их вращения соответствовал периоду вращения Земли, но их орбиты были наклонены и вытянуты.

     1964 Запущен спутник Syncom 3, который кружил точно над экватором и стал первым геостационарным спутником.

     Подписано соглашение о создании Международного консорциума спутниковой связи  – ИНТЕЛСАТ. Это соглашение подписали: США, Англия, Франция, Германия, Япония, Канада, Бразилия, Италия и др. – всего 11 стран. Задачи Консорциума: разработка, проектирование, изготовление и эксплуатация системы глобальной коммерческой спутниковой связи. С помощью этой системы к 1987 году обеспечивалось около двух третей международных каналов спутниковой связи, а в настоящее время – около одной трети.

     1965 В Советском Союзе была создана и введена в эксплуатацию система спутниковой связи «Молния_1», по названию спутника; снимок см в приложение 1. Эта система позволила организовать связь Москвы (станции в Медвежьих Озерах и Щелково) с районами Дальнего Востока (станции в Уссурийске и Петропавловске-Камчатском), Сибири (станция в Улан Удэ), Средней Азии (станция в районе озера Балхаш). В системе «Молния_1» передавались программы телевизионного и радиовещания, полосы газет, а также осуществлялась телефонно-телеграфная связь с указанными районами.

     1967 В СССР были введены еще 20 станций, которые с уже имеющимися образовали первую в мире систему распределения телевидения «Орбита» (гл. конструктор Н.В.Талызин, НИИР).[11] 

1.2 Организация спутникового  ствола 

     Спутник - устройство связи, которое принимает  сигналы от земной станции (ЗС), усиливает  и транслирует в широковещательном  режиме одновременно на все ЗС, находящиеся  в зоне видимости спутника. Спутник не инициирует и не терминирует никакой пользовательской информации за исключением сигналов контроля и коррекции возникающих технических проблем и сигналов его позиционирования. Спутниковая передача начинается в некоторой ЗС, проходит через спутник, и заканчивается в одной или большем количестве ЗС.

     Система спутниковой связи состоит из трех базисных частей: космического сегмента, сигнальной части и наземного  сегмента, на примере системы «Iridium» (рис. 1.1).

     Космический сегмент охватывает вопросы проектирования спутника, расчета орбиты и запуска спутника. Сигнальная часть включает в себя вопросы используемого спектра частоты, влияния расстояния на организацию и поддержание связи, источники интерференции сигнала, схем модуляции и протоколов передачи. Наземный сегмент включает размещение и конструкцию ЗС, типы антенн, используемых для различных приложений, схемы мультиплексирования, обеспечивающие эффективный доступ к каналам спутника. Космический сегмент, сигнальная часть и наземный сегмент поясняются в следующих разделах.[9]

Рис. 1.1 Система "Iridium" 

1.3 Космический сегмент 

     Современные спутники связи, используемые в коммерческих ССС, занимают геосинхронные орбиты, в которых период орбиты равен  периоду отметки на поверхности Земли. Это становится возможным при размещении спутника над заданным местом Земли на расстоянии 35800 км в плоскости экватора.

     Большая высота, требуемая для поддержания  геосинхронной орбиты спутника, объясняет  нечувствительность спутниковых сетей  к расстоянию. Длина пути от заданной точки на Земле через спутник на такой орбите до другой точки Земли в четыре раза больше расстояния по поверхности Земли между двумя ее максимально удаленными точками. В настоящее время наиболее плотно занятая орбитальная дуга равна 76° (приблизительно; 67° по 143° западной долготы). Спутники этого сектора обеспечивают связь стран Северной, Центральной и Южной Америки.

     Главными  компонентами спутника являются его  конструкционные элементы; системы  управления положением, питания; телеметрии, трекинга, команд; приемопередатчики и антенна (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Спутник со стабилизацией вращения. 

     Структура спутника обеспечивает функционирование всех его компонентов. Предоставленный  сам себе спутник в конечном счете  перешел бы к случайным вращениям, превратившись в бесполезное для обеспечения связи устройство. Устойчивость и нужная ориентация антенны поддерживается системой стабилизации (рис. 1.3). Размер и вес спутника ограничены в основном возможностями транспортных средств, требованиям к солнечным батареям и объему топлива для жизнеобеспечения спутника (обычно в течение десяти лет).

 Рис. 1.3 Спутник с трехосевой стабилизацией. 

     Телеметрическое оборудование спутника используется для  передачи на Землю информации о его  положении. В случае необходимости коррекции положения, на спутник передаются соответствующие команды, по получении которых включается энергетическое оборудование, и коррекция осуществляется.[5] 

     1.4 Сигнальная часть 

Ширина  полосы.

     Ширина  полосы (bandwight) спутникового канала характеризует количество информации, которую он может передавать в единицу времени. Типичный спутниковый приемопередатчик имеет ширину полосы 36 МГц .

Обычно  ширина полосы спутникового канала велика. Например, один цветной телевизионный  канал занимает полосу 6 МГц. Каждый приемопередатчик на современных спутниках связи поддерживает полосу в 36 МГц, при этом спутник несет 12 или 24 приемопередатчиков, что дает в результате 432 МГц или 864 МГц, соответственно.

Спектр  частот.

     Спутники  должны преобразовывать частоту получаемых от ЗС сигналов перед ретрансляцией их к ЗС, поэтому спектр частот спутника связи выражен в парах. Из двух частот в каждой паре, нижняя используется для передачи от спутника к ЗС (нисходящие потоки), верхняя – для передачи от ЗС на спутник (восходящие потоки). Каждая пара частот называется полосой.

Современные спутниковые каналы чаще всего применяют  одну из двух полос: С-полосу (от спутника к ЗС в области 6 ГГц и обратно  в области 4 ГГц), или Ku- полосу (14 ГГц  и 12 ГГц, соответственно). Каждая полоса частот имеет свои характеристики, ориентированные на разные задачи связи  пример в таблице 1.